Grupo III - 5 · Exame Nacional Biologia e Geologia 1.ª fase 2024

GRUPO III

O vírus SARS-CoV-2, responsável pela doença COVID-19, apresenta elevada taxa de mutação e é constituído por uma cadeia de RNA, que contém a sua informação genética, e por uma membrana da qual se projetam várias cópias da proteína Spike («glicoproteína S»). Esta proteína permite a ligação do vírus às células humanas, nas quais o vírus se introduz e se replica, como se apresenta na Figura 4. Neste contexto, a Agência Europeia de Medicamentos (EMA) aprovou vacinas contra a COVID-19, que têm por base a molécula de mRNA viral sintetizada artificialmente. Esta tecnologia inovadora foi desenvolvida pelos investigadores Katalin Karikó e Drew Weissman e foi distinguida com o Prémio Nobel da Medicina em 2023. As vacinas são utilizadas para transmitir instruções às células humanas sobre como criar a proteína Spike do SARS-CoV-2, que, isolada dos restantes componentes do vírus, é inofensiva. Deste modo, esta proteína, quando produzida pelas células humanas, desencadeia a síntese de anticorpos, moléculas que irão reforçar a resposta do organismo à infeção.

As vacinas de mRNA foram consideradas viáveis e seguras. No entanto, como a molécula de mRNA é quimicamente instável e se pode degradar com facilidade, a sua expressão proteica pode ser insuficiente e comprometer a sua eficácia. Esta instabilidade acabou também por se tornar num obstáculo no que se refere ao armazenamento e à distribuição da vacina, sendo, por isso, desejável obter uma molécula de mRNA com maior estabilidade.

Sabe-se que várias sequências distintas da molécula de mRNA podem codificar a mesma proteína. No entanto, algumas dessas sequências são mais estáveis do que outras. Determinar a sequência mais estável do mRNA para a produção da proteína Spike do coronavírus é um processo muito lento e difícil de alcançar sem recurso a meios digitais. Foi este o desafio que cientistas de uma multinacional chinesa de tecnologia tentaram ultrapassar ao desenvolverem uma ferramenta de Inteligência Artificial (IA).

Figura 4

Baseado em: H. Zhang et al., «Algorithm for optimized mRNA design improves stability and immunogenicity», in Nature, n.º 621, pp. 396-403, 2023; e em: H. Torres, «Estratégias terapêuticas da COVID-19: uma abordagem molecular», mestrado integrado em Ciências Farmacêuticas, Instituto Universitário Egas Moniz, 2021.

5. A sequência de codões do mRNA das vacinas atuais é diferente da sequência do mRNA obtida por Inteligência Artificial (IA). O diagrama da Figura 5 representa o código genético.

Sequência 1 (vacinas atuais): 5' AUG UUU GUU UUU CUU GUU UUA... UAC ACA UAA 3'

Sequência 2 (obtida por IA): 5' AUG UUU GUG UUU CUU GUC CUC... UAC ACA UAA 3'

Figura 5

Demonstre a possibilidade de as moléculas de mRNA obtidas por Inteligência Artificial poderem substituir as moléculas de mRNA atualmente utilizadas nas vacinas contra a COVID-19.

Na sua resposta, faça referência à característica do código genético evidenciada neste processo.